DE2142759A1

DE2142759A1 - Verfahren zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit und der Haftfestigkeit geschäumter Kunststoffe als Kernmaterialien bei Sandwichgebilden

Info

Publication number: DE2142759A1
Application number: DE19712142759
Authority: DE
Inventors: Karl Rüschlikon Brandl (Schweiz)
Original assignee: Lonza AG
Current assignee: Lonza AG
Priority date: 1970-08-28
Filing date: 1971-08-26
Publication date: 1972-03-02
Also published as: CA935047A; NO141789B; FI56020B; IT940894B; GB1326668A; BE771913A; DE2142759C3; NL171167C; LU63796A1; FR2107079A5; NL171167B; US3834932A; DK134030C; NO141789C; DE2142759B2; NL7110747A; AT313597B; FI56020C; DK134030B; CH534712A

Description

;- · ■ . 2U27 59

'ⁱ⁹

• ι ft *".-'-,r· V

Dr V. Sch.-Ii--'- : ·ν

_<lir-T.kfur:.....Cr. .

—»-'-- · L. P. 1038

L -0 JJ Z A A.G. . ' . ..-Va/ae

G-amp el /Vfa 11 i s
(Gesohäft&leitung: Basel)

Hn f tfqsliahoit geschäumter Künste fcof ITo a Ih Kernmater in lien

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesaerung der Verarbeitbarkeit und Haftfestigkeit von geschäumten Kunststoffen als Kernmaterial bei Sanawichgebilden mit Deckschichten aus verstärkten, ungesättigten, styrolrnodifizierten Polyesterharzen.

Es ist bekannt, dass bei ungesättigten Polyesterharzen vorzugsweise Styrol-monomer als Vernctzungskomponente benützt wird, das die nachteilige Eigenschaft besitzt, in Kunststoffschäume einzudringen, diese anzuquellen, aufzuweichen oder zu zerstören, sobald sie in längeren Kontakt mit noch ungehärtetem Polyesterharz kommen. Die Folgen davon sind eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaftendes Schaumstoffen sowie eine ungenügende Vernetzung des Hars&s nächst der Kernlage, woraus, infolge ungenügender Haftfestigkeit, wiederum ein Abfall der Gesamtfestigkeit des Sandwich resultiert. Die teilweise Abwanderung des Monostyrols in

20981 0/1 980

2U2759

den Schaurastoff hat ferner zur Folge, dass es seine Funktion cils Vernetzer im Polyesterharz quantitativ nicht oder nur mehr beschränkt su erfüllen vermag, wodurch die Härtung de?; Harzes verzögert bis verhindert werden kann. Ein Schutz gegen Styroleinwirkung durch beispielsweise eine "Versiegelung" der Oberflächen des Schaumstoffes mit z.B. schnellhärtcnden, hochreaktiven Polyesterharzen ist umständlich sowie aufwendig und hat eine nur zeitlich beschränkte Wirkung, da die zumeist nur sehr dünne und infolge der Porenstruktur gleichfalls bedingt lückenhafte "Versiegelung" nach etwa 2 Stunden vom Monostyrol durchwandert bzw. aufgeweicht wird und dann keine Wirkung mehr besitzt.

Zwecks Vermeidung des schädlichen Styroleinflusscs auf Kunststoffschäume mussten daher neben der obenerwähnten "Versiegelung" auch die Härtungszeiten (Topfzeiten) des Polyesterharzes relativ kurz gewählt werden, was sich besonders bei grossflächigen Sandwichgebilden, die nicht innerhalb der vorgegebenen kurzen Topfzeiten in einem Arbeitsgang fertig aufgebaut werden konnten, nachteilig auswirkte und zu Arbeitsunterbrüchen führte. Eine kurze Topfzeit des Polyesterharzes hatte ferner den nachteiligen Effekt einer s^;1ir hohen exothermen Reaktion, die sich namentlich bei dickwandigen, grossflächigen Formkörpern in Form extremer Schrumpfungen, Spannungen und Verformungen auswirkte.

2098 10/1980

Bei der Herstellung von Sandwichgebilden mit ungesättigten ßtyrolmodifizierten, verstärkten Polyesterharzen im sogenannten Handouflegeverfahren oder Paserspritzverfahren, erfolgt die Härtung der Polyesterharze bei Raumtemperatur durch Beimischung eines Härtere sowie eines Beschleunigers, wobei mnn grundsätzlich zwei Härter- Beschleunigersystem unterscheidet:

a) Ilärteri Hydroperoxide, v/ie z.li, Methyläthylketon«

peroxid etc.

M^K» vorsugsv;eise von Cobalt, Nickel_f Cer, Eisen und Kupfer, v/ie z.B-, die Napthenate, oder Octoate, Gobalt-II-Chlorid, etc.

System ?.

^a) Härter; organische Peroxide, v/ie z.B. Benzoylperoxid,

Laurylperoxid etc.

^³) Besohleuriiger: tertiäres Arain, wie z.B. Dime thy !anilin,

Diäthylanilin etc.

Durch Variierung der mengenmässigen Anteile beider Komponenten je System können der Härtungsablauf und die Aus~ härtezeit des Harzes gesteuert werden·

Zweck der Erfindung ist es, die bei der Herstellung von Sandwichgebilden geschilderten Verarbeitungsschv/ierigkeiten .und -nachteile zu vermeiden.

209 8 1

- 4 - · . 2H2.759

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass das Kernmaterial vor der Weiterverarbeitung mit einem für die Kalthärtung von Polyesterharzen geeigneten Beschleuniger so präpariert wird, dass bei der Weiterverarbeitung der auf dem Kernmaterial befindliche Beschleuniger mit dem ebenfalls einen Härter und Beschleuniger enthaltende Polyesterharz in Kontakt kommt, wodurch es in der Kontaktzone zur Konzentration des Beschleunigers und somit zu einer raschen Härtung der Kontaktschicht kommt.

Eine solche erfindungsgernäss erzielte lokale Konzentration an Beschleuniger im Grenzbereich Harz-Schaumstoff aktiviert den Härtungsablauf der Verbindungszone in gewolltem Masse. Die infolge Ueberreaktion rasch härtende Grenzschicht des Harzes gewährleistet sowohl eine gute und sichere Haftung zum Schaumstoff als sie auch das Abwändern von Monostyrol und somit eine Erweichung der: Zerstörung der Kernlage ver-P hindert. Die rasch härtende Grenzschicht hat jedoch keinen Einfluss auf die evtl. langer eingestellte Härtungszeit das übrigen verstärkten Harzansatzes.

Die Beschleuniger, die vor der Weiterverarbeitung des Kernmaterials zu Sandwichgebilden auf den geschäumten Kunststoff aufgebracht oder in manchen, weiter unter gezeigten Fällen, während der Herstellung des Schaumstoffes in

20981 0/ 1980

diesen eingebracht werden, sind zweckmässig die selben, die in den Ilärtungssystemon des ungesättigten Polyesterharzes Verwendung finden. "

Besteht das Härtungssystem für das Polyesterharz aus Hydroperoxiden/Metallseifen, so wird der Schaumstoffkern zweckmässig mit Metallseifen präpariert. Besteht das System aus Peroxiden/Aminen, wird der Schaumatoffkern zweck™ massig mit Aminen präpariert.

Als Härter (ICatalysatoren)kommen vorteilhaft Hydroxide, wie beispielsweise Methyläthylketonperoxid, Cyclohexanonperoxid, Dicyclohexylhydroperoxid, oder organische Peroxide, wie Benzoylperoxid, Butylperbenzoat oder Laurylperoxid, zur Anwendung.

Als Beschleuniger (Acceleratoren) kommen vorzugsweise Metallselfen beispielsweise Naphthenate, Octoate, Cloride, · (Ohlorüre), Mnoleate, Resinate von Cobalt, Nickel, Cer, Eisen, Kupfer,- Mangan und Vanadin oder Amine, beispielsweise Dimeihylanilin, Diäthylanilin, zur Anwendung.

Die anzuwendende Menge, d.h. die zur Präparierung nötige Menge, ist nicht kritisch und kann durch Testversuche leicht ermittelt werden. Meist genügen ganz geringe Mengen bereits, nämlich Mengen von 0,05 mg Beschleuniger (berechnet auf Festsubstanz) pro cm Kernoberfläche, um den nötigen Erfolg herbeizuführen.

- ' BAD ORIGINAL

' · - 209810/1980·

. - G"- 2U2759

Mit Beschleunigern präparierte Kernma hei:ia.lien sind nahezu unbegrenzt haltbar und es können in diesem Fall die Kcrnmatorialien gelagert und transportiert werden, ohne dass bis zu ihren Weiterverarbeitung eine Inaktivierung der Beschleuniger eintritt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Beschleuniger bereits bei der Herstellung des Schaumstoffkernes diesem beigesetzt werden können. Selbst verständlich kann auch ein Aufbringen auf die Oberfläche zweckmäs'sig als Lösung oder Suspension durch Aufspritzen, Aufsalben, Aufbürsten, Aufstreichen, Giessen, Tauchen usw. durchgeführt werden.

Als Kernmaterial kommen Kunststoffschäume in Betracht, die eine weitgehend geschlossenzellige Struktur und die für Sandwichzwecke erforderlichen mechanischen . Eigenschaften und Festigkeiten aufweisen. Dies sind beispielsweise Schäume aus Celluloseacetat, Phenolharze Epoxyd—, Polyester-, Acryl- und Methacryl-Earzen usw. Vorzugsweise v/erden Kunststoffschäume auf Basis von hartem Polyvinylchlorid und/oder Polyurethan verwendet. Unter Polyvinylchlorid-Schaumstoffen werden auch solche Materialien verstanden, die eine vernetzte Struktur aufweisen, und die mindestens einen Anteil von 4O% Polyvinylchlorid enthalten.

Die ungesättigten, styrolinodifizierten Polyesterharze können verstärkt sein durch Füllstoffe, Fasern, wie

209810/1980 pad obigihal

G.las-, Kohlenstoff-, Bor- und Asbestfasorn, Hanf, Jute, ferner durcli Gewebe, Matten urjw.

Beispiel

Ein Kermraterial aus geschlossenzelligem, weichiv\a eher freien, reinem PVC von 20 nun Dicke wurde durch Aufsprühen von einer 1/oigen Lösung von Cobalt-Naphthenat in

Aceton in der Konzentration, von O,O75 mg Feststoff/cm präpariert. Der so präparierte Kern wurde 6 Monate unter verschiedenen Bedingungen gelagert und getestet. Die Lagerund Testbedingungen wurden so gewählt, dass diese praktischen Bedingungen! entsprechen könnten. (Mehrfaches Aufwärmen auf 50 C während jeweils einer Stunde und anschliessendes Abkühlen auf Raumtemperatur' von ca. 18 C sowie 5 O-stündige.-j Bestrahlen mit dem UV-Licht einer Quarzlampe.)

Dieses so behandelte Kernroaterial wurde darauf mit einem handelsüblichen, ca. 40% Styrol enthaltenden Polyesterharz unter Zugabe von 1% Me thy la thy !hydroperoxid (HEKP 4OJoIg) und 0,1% Cobaltnaphthenat (l%ige Lösung) zusammen mit Glasseidenmatl.cn beidseitig ca. 3 mm dick beschichtet, wobei die Härtung des Polyesterharzes der Kunststoffschicht zum Schaumstoff nach ca. 45 Min. beobachtet wurde, während das übrige Ilarz-Glasfaser-Gemisch erst nach 3 Std. aushärtete.

BADOBG₁NAL 209-810/1980

Claims

2U2759 Nach 14tägiger Lagerung des Sandwichs wurde dieser einem Zerreissversuch senkrecht zu den Deckschichten unterzogen. Die Zerreissfcstigkeit des Sandwichs betrug im"Mittel ca. Ό) lcp/cm" und die Haftfestigkeit der Deckschichten bei dem .Kernmaterial war in jedem Falle grosser als die Zerreissfestigke.it des Kernmaterials. . Ein auf die gleiche Weise, wie' oben beschrieben, hergestelltes Kontroll-Muster mit unbehandeltem Schaunistoffkern zeigte nach Aushärtung der Glasfaser™Polyester-Deckschichten nach etwa 3 T/2 Std. eine starke Styrolerweichung des Schaumstoffkernes und die Beschichtungen liessen sich mühelos vom Kern ablösen. Pa tenta n.qpr üche

1. Verfahren zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit und der Haftfestigkeit von geschäumten Kunststoffen als Kernmaterial bei der Herstellung von Sandwichgebilden mit Deckschichten aus verstärkten, ungesättigten Polyesterharzen, die Styrol als Vernetzungskompononte enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial vor der Weiterverarbeitung mit einem für die Kalthärtung des Härter und Beschleuniger enthaltenden Polyesterharzes

209810/1980

Geeigneten Beschleuniger oo präpariert wird, dass bei der Weiterverarbeitung, der auf dem¹ Kernmaterial befindliohcn Beschleuniger mit dein Polyesterharz -in Kontakt kommt, wodurch es in der Kontakttfone zur Konzentration des Beschleunigers, und somit zu einer roschen Härtung der Kontaktschicht kommt,

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, •dass die Präparierung des Schaumstoffes mit dem Beschleuniger

durch Aufbringen derselben auf die Oberfläche des Schaumstoffes erfolgt. ' - ' *

3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Präparierung des Schaumstoffes mit einem Beschleuniger durch Inkorporieren desselben in den Schaumstoff bei dessen Herstellung e3:folgt.

4. Verfahren nach Patenksnsp3?uch,1, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschleuniger TUmethylanilin, Diäthylanilin, ITaphthenate, Chloride (Chlorüre), Ootoste, Linoleate und Rosinate, von Gobi-It, Nickel, Cer, Eisen, Kupfer, Vanadin und Mangan verwendet werden.

5. Vf.-rfiihren nach Patentansprüchen 1 bis 4» dadurch gekormsoieh^v >;, der. α μ lc ger:ch";i'.;riLcr Kuur. tstoff ein solcher mit hnrter oder ίί!i]:hπi¹ tor sov.'ie vmi tgciien-1 geschlosE:en:^T.clliger Stri-!'t\ir ver-

BAD ORIGINAL